Cadmiul - inocuitate și contaminanți alimentari

Cadmiul (Cd) a fost descoperit de către chimistul german Strohmeyr în anul 1917 în timp ce prelucra unele minereuri de zinc. Spre surprinderea sa, a observat că în loc să rezulte soluții incolore, ca de obicei, soluțiile respective aveau culoarea galbenă. La inceput a crezut că acestea sunt impurificate cu fier sau arsen, dar după verificările de rigoare a constatat că se află în față unui element nou. Separând oxidul elementului necunoscut, de oxidul de zinc, l-a supus reducerii cu cărbune și a obținut un nou metal, pe care l-a numit cadmiu, de la cuvântul grecesc Kadmeia, atribuit în vechime oxidului de zinc folosit în vopsitorie.

STARE NATURALĂ

Cadmiul face parte din grupa metalelor puțin răspândite în natură. Acesta se găsește numai sub formă de combinații chimice, clarkul sau având valoarea de 5*10-5 %. De regulă el este prezent în minereurile de zinc, însoțind în mod frecvent blenda și smithsonitul. Conținutul de cadmiu din minereurile de zinc variază în limite largi de la 0,02 la 2,5%. Principalele minerale de cadmiu sunt: greenochitul (sulfura de cadmiu - CdS) având un conținut de 77% cadmiu, otawitul (carbonatul de cadmiu - CdCO3) și monteponitul (oxidul de cadmiu - CdO).

OBȚINERE

La prelucrarea minereurilor de zinc, cadmiu distilă la o temperatură mai joasă (768 oC) decât zincul. Purificarea se face tot prin electroliză CdSO4 și, la o anumită tensiune și intensitate de curent, se poate separa de Zn. Foto 1. Stele de cadmiu

Foto 1. Stele de cadmiu

PROPRIETĂȚI FIZICE ȘI CHIMICE

Cadmiul este un metal alb-argintiu, strălucitor care cristalizează în sistem hexagonal compact.

În comparație cu zincul, cadmiul este maleabil și ductil chiar și la temperatura obișnuită. Ca urmare, se poate prelucra prin deformare plastică (forjare, laminare și trefilare).

Vaporii , de culoare galbenă,intensă, sunt toxici.La fel și pulberea de cadmiu.

În vid,cadmiul începe să sublimeze pe la 160 grade celsius.

Cadmiul are un potențial de oxidare mai negativ decât zincul,fiind precipitat de acesta din soluțiile sărurilor sale.De regulă,are starea de oxidare +2,dar mai poate avea de asemenea și +1.

Cadmiul se dizolvă în acizi,dar nu se dizolvă în hidroxizii alcalini.

Cadmiul metalic nu reacționează cu apa la temperatura obișnuită sau în fierbere deoarece la suprafața acestiua se află o peliculă protectoare de Cd(OH)2.La temperatura înaltă Cd descompune energic vaporii de apă cu formare de Cd(OH)2 și H2:

Cd +2H2O -> Cd(OH)2 + H2

Cadmiul are proprietăți reducătoare mai reduse ca Zn și nu se combină cu H2 sau azotul.

Prin încălzire în curent de SO2 rezultă un amestec de CdSO4 cu CdS.

În HNO3 diluat și fierbinte cadmiul se dizolvă dupa ecuația:

3Cd + 8 HNO3 -> 3Cd(NO3)2 +2NO +4H2O

La 350ºC Cd deplasează Cu și Fe din Cu2S și FeS.

Combinațiile cadmiului:

Oxidul de cadmiu(CdO): se găsește ca mineral și se obține prin arderea cadmiului metalic, în aer sau prin calcinarea Cd(NO3)2 , Cd(OH)2.:

Cd+1/2O2-> CdO +57 kcal

CdO are solubilitate redusă în apă, are caracter bazic pronunțat, se dizolvă în acizi cu formare de săruri, se transformă în sulfură și clorură de Cd prin reacția cu sulf și clor, se reduce la Cd metalic sub acțiunea hidrogenului, magneziului, și monoxidului de carbon:

CdO+2HCl -> CdCl2 + H2O

CdO+2 HNO3 -> Cd(NO3)2 + H2O

CdO+H2 -> Cd + H2O

CdO+CO ->Cd + CO2

CdO este o pulbere brună care se transformă,prin calcinare într-un curent de oxigen,în cristale cubice roșii închis,cu rețea de clorură de sodiu.Pe la 700 de grade celsius, oxidul de cadmiu începe să sublimeze;la temperatura mai ridicată,se descompune cu degajare de oxigen.O consecință a acestei comportări este reducerea ușoară a oxidului de cadmiu până la metal,cu hidrogen,la cca.300 grade celsius.

Hidroxidul de cadmiu(Cd(OH)2): e pulbere albă,se precipită din soluțiile sărurilor de cadmiu prin tratare cu hidroxizii alcalini și nu se dizolvă în excesul de reactiv.Are un caracter amfoter.Se dizolvă în clorură de amoniu sau hidroxid de amoniu prin formarea unui complex, în acizi,amoniac (la temperatura obișnuită), și la cald în hidroxizii alcalini sau alcalino-pământoși concentrați:

Cd(OH)2 + 2HCl -> CdCl2 + 2H2O

Cd(OH)2 + 2NaOH -> Na2[Cd(OH)4]

Cd(OH)2 + 4NH4OH -> [Cd(NH3)2](OH)2 + 4H2O

Cd(OH)2 + 2Ba(OH)2 -> Ba2[Cd(OH)6]

Cd(OH)2 + 4NH4Cl -> [Cd(NH3)4]Cl2 + 2HCl + 2H2O

Sulfatul de cadmiu(CdSO4)rezultă prin deshidratarea cristalohidraților săi CdSO4 •nH2O la cald,prin încălzirea CdS în curent de SO2.Este solubil în apă însă mai puțin solubil în alcool metilic sau etilic. Se prezintă în prisme ortorombice incolore ce devin luminiscente în prezența radiaților catodice. Se cunosc cristalohidrații:

CdSO4 •nH2O cu n=1,4,6,7,5/2,8/3.

În soluție apoasă se autocomplecsează.

Combinațiile cadmiului sunt toxice.